铸造技术路线图：熔模铸造.pdf

Apr.2017
Vo. 66 No 4
FOUNDRY
317?
面向2030的中国铸造技术
铸造技术路线图:熔模铸造
第一节概述
等技术在铝合金熔模铸造中也得到应用
火型熔模锛造的发展也促进了熔模铸遣整体工艺
熔模铸造工艺具有铸件表面质量好、尺寸精度高、的革新,大型压蜡设备、重载制売机械于、大型脱蜡
适用合金种类多、铸件复杂、批量灵活等优势。同时,釜、加热设备、嫆炼浇注设备等不断涌现,有针对性
熔模铸造T艺流程复杂,生产周期长,一般用于附加的工艺研究也在持续进行。新材料、新技术的引入对
值相对高的铸件的生产。我国20世纪50年代从苏联引嫆模铸造工艺产生积极影响,例如快速成形技术与熔
进了用于工业产品铸造的熔模铸造工艺,并开始在航模铸造技术结合,实现了更加灵活的生产组织。基于
空、汽轮机、汽车、拖拉机等制造领域推广。之片义熔模铸造工艺特点的零件结构优化技术为熔馍铸造打
多次引进相关技术,经过消化吸收及后线自主开发,开了更广的市场空间。绿色、节能技术保障了熔模
形成了我国目前的熔模铸造工业体系。一般把我国的造可持续发展
熔模铸造工业分成三个类别:采用水玻璃型壳的熔模
虽然熔模铸造技术不断进步,但随着装备制造业
铸造工艺,采用硅溶胶或硅酸乙酯型売(现已较少采的发展,金属结构件的形状史复杂,精度要求更高,
用)生产高附加值铸件的工艺,采用硅溶胶型売生产特别是航空航天、工、能源等产业对诱件的要求更
一般商用铸件的工艺門。我国采用硅溶胶刑壳工艺生产趋于严苛。熔模铸造工艺也面对一些闲难和挑战。
一般商用铸件的工艺技术日趋成熟,在模料、硅溶胶、
(1)熔模锛件组织和性能控制更加严格。组织是
型売耐火材料等原材料生产供应,点蜡、制売、脱蜡、恃件获得优良性能的保障,但熔模铸造工艺过程中,
熔炼、凊理等设备开发以及熔模锛造工艺设计优化,影响组织的因素多,机理复杂,特别是定向凝固组织
现场管理等方都取得了长足的进步。水玻璃型壳T.和单晶的实现,对于航空发动机和燃气轮机轮叶片
艺在我国的发展有特定的市场环境条件,投术发展主的高温性能实现具有重要意义
体现在低温模料和削壳硬化剂改进、型壳质暈控制、
(2)复杂陶瓷型芯制造和脱芯技术需求更加迫切。
生产机械化等方
瓷型芯是熔模锛造形成内腔的重要手段。瓷型芯
目前,嫆模铸件几乎覆盖了航空、航天、军工、能的难度在丁既要保证力学强度,还要有利于从铸件中
源、石化、交通、工程机械等的各个工业领域及医労、脱除。如何平衡型芯抗破坏和变形能力与方便脱除的
体育、艺术品等诸多行业。在我国,发展熔模铸造工と矛盾是工艺难点。当锛件内腔结构日趋复杂时,对陶
对于“两机"(航空发动机和燃气轮机)工程的建设具有重瓷型芯的成形工艺也会提出更大挑战
要战略意义。我国已经明确提出了大涵道比大型涡扇航
(3)大型铸件生产中需要适用装备和采用相成工
空发动机、F级及GH级重型燃气轮机等重点型号的研艺措施。尺寸精度控制、金属液充型能力和补缩能力
制路线图,对应的高温涡轮叶片、大型整体铸造机匣保证等技术于段也婁相应提高
等高难度熔模铸件的研制是型号成功的重要前提。
(4)嫆模铸造的数字化、智能化存在挑战。由于
在熔模锛造技术的发展中,航空发动机和燃气轮机嫆模锛件形状复杂、热型浇注、充型方案多样等特点
定向单品涡轮叶片嫆模铸造技术是先进熔模铸造技术使其模型的边界条件更加复杂,材料热物性参数对铸
的综合体现,直接健进了嫆模铸造在高温合金嫆炼及浇造过稈的模拟结果影响更大。熔模件的合金种类也
注工艺、定向单晶凝固控制、型壳材料和陶瓷型芯技更多,关键热物性参数的获得和特殊条件下工艺模型
术等方面的进步。另外,钛合金熔模铸造在面层型壳制的建立是技术难点和需要解决的问题。嫆模铸造因为
备和熔炼技术方面不断发展,以氧化钇为耐火材料、醋下艺环节多,人为囚素对整个工艺的可靠性影响大,
酸锆为粘接剂的型壳体系得到成功推广,而砫基面层粘通过机械化、特别是智能化收造,有利于熔模锛造T
接剂的T艺性更优,也受到关注并实际应用。真空自耗艺技术水平的整体提升,但实现上存在技术难度。
电极电弧凝壳炉是当前钛合金熔模铸造的主要熔炼设
(5)绿色铸造的挑战。为了适应不断提高的环保
备、感应式熔炼设备的硏发在积极推进。铝合金熔模铸要求,型売材料的回用和废物利用问题,废水、废气
造除了采用沾浆制売方式获得铸型,还可以采用石膏作处理,除尘,噪声控倒等仍需关注和进一步解決
为粘接剂,以灌浆方法制备铸型。石膏型熔模锛造的关
总体看,熔模铸造工艺面对问题和挑战,仍在不
键技术之一在于石混合料的材料选择和配制,现在已断寻求突破,整体铸件要求极端化,合金种类多样
经形成商业化的供应。真空浇注、加压凝固、振动凝固化,工艺于段综合化和过程控制精细化方向发畏。
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